PL225943B1 - Kondensator mocy z urzadzeniem zabezpieczajacym - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kondensator mocy z urządzeniem zabezpieczającym, ciśnieni owym i nadprądowym, przeznaczony zwłaszcza do kompensowania mocy biernej powstałej w wyniku pracy urządzeń elektrycznych indukcyjnych. Moc bierna przeciąża instalację elektryczną i generuje straty energii. W celu obniżenia tych strat, moc bierną kompensuje się stosując kondensatory mocy, łączone zwykle w baterie, szeregowo w celu zwiększenia napięcia pracy, równolegle w celu zwię kszenia mocy lub w układ gwiazdy albo trójkąta, pozwalające na pracę baterii w trójfazowej sieci elektrycznej.

Kondensator mocy posiada zazwyczaj sztywną obudowę cylindryczną lub prostopadłościenną, wykonaną z metalu lub tworzywa, w której znajduje się przynajmniej jedna zwijka, wykonana zwykle z dwóch taśm polipropylenowych, jednostronnie metalizowanych i zwinięta w taki sposób, że metalizowane warstwy przewodzące, stanowią okładziny kondensatora, a oddzielająca je folia pełni rolę dielektryka. Folia polipropylenowa, stosowana zazwyczaj w kondensatorach mocy, posiada zdolność samoregeneracji. W przypadku lokalnego przebicia, spowodowanego na przykład przeciążeniem, powstaje mały łuk elektryczny, powodujący wyparowanie metalicznej powłoki wokół miejsca uszkodzenia i odtworzenie izolacji co sprawia, że zwijka jest nadal zdolna do pracy. Zwijkę otacza zazwyczaj warstwa żywicy, żelu lub pasty, rzadziej obojętnego gazu, stabilizująca zwijkę i chroniąca ją przed zewnętrznymi oddziaływaniami mechanicznymi i elektrycznymi.

Podczas lokalnego przebicia, w jego sąsiedztwie możliwy jest wzrost temperatury, powodujący rozkład folii z wydzielaniem się gazu. Nadmierny wzrost ciśnienia gazu wewnątrz obudowy może d oprowadzić do wybuchu kondensatora i dlatego kondensator mocy musi posiadać zabezpieczenie przed niekontrolowanym wybuchem, przerywające obwód kondensatora, gdy ciśnienie gazu wewnątrz obudowy osiągnie graniczną wartość. Znane ciśnieniowe zabezpieczenia kondensatora składają się najczęściej z deformowalnej powierzchni oraz zintegrowanego z nią zrywalnego przewodu w obwodzie elektrycznym jednej z okładzin zwijki. Zrywalny przewód jest to zwykle przewężony przewodnik, zawierający niekiedy element topikowy albo szeregowo podłączoną wkładkę bezpiecznikową. Deformowalna powierzchnia, odkształcająca się pod wpływem wzrostu ciśnienia gazu, rozrywa zrywalny przewód lub uruchamia mechanizm migowy przerywający zrywalny przewód albo zwiera obwód kondensatora przez wkładkę bezpiecznikową powodując jej natychmiastowe przepalenie i przerwanie obwodu. Element topikowy lub wkładka bezpiecznikowa pełni jednocześnie funkcję zabezpieczenia nadprądowego.

Kondensator, znany z europejskiego opisu patentowego EP 0244281, posiada zwijki umieszczone w cylindrycznej, sztywnej obudowie, zamkniętej szczelnie deformowalną powierzchnią, przez którą wyprowadzone są przewody, stanowiące elektryczne połączenie z okładzinami kondensatora. Jeden przewód połączony jest szeregowo z wkładką bezpiecznikową i posiada stały styk po stronie okładziny zwijki. Drugi przewód jest połączony ze stykiem ruchomym, mającym postać elastycznej, przewodzącej płytki, która zwolniona przez membranę, zdeformowaną pod wpływem ciśnienia gazu zebranego w komorze zwijki, łączy się ze stykiem stałym i zwiera obwód kondensatora przez wkładkę bezpiecznikową. W konsekwencji przepalenia bezpiecznika obwód kondensatora zostaje przerwany. Przestrzeń nad membraną, w której znajduje się urządzenie zabezpieczające, jest zamknięta herm etyczną pokrywą. Powstanie jakiejkolwiek nieszczelności w membranie sprawia, że następuje wyrównanie ciśnień po obu stronach membrany i membrana nie zadziała, mimo wzrostu ciśnienia w herm etycznej obudowie kondensatora. Zadziałanie zabezpieczenia uniemożliwia dalsze użytkowanie kondensatora mimo, iż parametry elektryczne zwijki mogą odpowiadać wymaganiom technicznym.

W rozwiązaniu według patentu europejskiego EP 1691382, w czołowej ścianie kondensatora znajduje się osiowo deformowalna powierzchnia, do której, od strony wewnętrznej, jest zamocowany rozcinak, mający zapewnić skuteczne przerwanie obwodu kondensatora, gdy deformowalna powierzchnia zostanie odkształcona. Wadą tego rozwiązania jest brak komory pod deformowalną powierzchnią, pozwalającej na gromadzenie się w niej gazu. Nawet niewielka ilość wydzielonego gazu może spowodować zadziałanie zabezpieczenia i bezpowrotne zniszczenie kondensatora.

Celem wynalazku było opracowanie kondensatora mocy do kompensacji mocy biernej, posiadającego nieniszczące zabezpieczenie ciśnieniowe oraz zabezpieczenie nadprądowe, który może być przywrócony do pracy po zadziałaniu któregokolwiek zabezpieczenia.

Kondensator mocy z urządzeniem zabezpieczającym, wyposażony w przynajmniej jedną zwijkę oraz urządzenie zabezpieczające ciśnieniowe i nadprądowe, zawierające elastyczną, osiowo

PL 225 943 B1 odkształcalną przegrodę oraz wkładkę bezpiecznikową, włączoną szeregowo w obwód jednej z okładzin zwijki, umieszczone w sztywnej obudowie i uszczelnione żywicą, charakteryzuje się tym, że w korpusie urządzenia zabezpieczającego znajduje się kolista, elastyczna, osiowo odkształcalna przegroda, zabudowana trwale w cylindrycznej części korpusu urządzenia zabezpieczającego po stronie zwijki, tworząca od strony zwijki komorę powietrzną, przy czym w pobocznicy cylindrycznej części korpusu znajduje wyoblenie, tworzące wzdłuż pobocznicy otwarty kanał od strony komory powietrznej, zaślepiony usuwalną przegrodą, nad którą zabudowana jest rurka, współosiowa z kanałem pod przegrodą.

Korzystnym jest, że wkładka bezpiecznikowa jest umieszczona w przesuwnym uchwycie, obejmującym pobocznicę wkładki bezpiecznikowej i włączona w obwód zwijki przez rozłączalne, stałe styki zamocowane trwale w korpusie urządzenia zabezpieczającego, a wkładka bezpiecznikowa jest dociskana do stałych styków przez sprężynę, opartą jednym końcem o uchwyt wkładki bezpiecznikowej, a drugi jej koniec jest osadzony w gnieździe trzpienia, połączonego, z odkształcalną częścią elastyc znej przegrody nad komorą powietrzną, natomiast między uchwytem a ścianą korpusu, na której zamontowane są styki stałe, znajduje się sprężyna zapewniająca skuteczne przerywanie obwodu kondensatora przez odepchnięcie wkładki bezpiecznikowej od ścianki ze stałymi stykami po tym, jak odkształcalna część elastycznej przegrody wypchnie w górę połączony z nią trzpień i zwolni sprężynę dociskającą wkładkę bezpiecznikowa do stałych styków.

Korzystnym jest, że korpus urządzenia zabezpieczającego nad elastyczną przegrodą jest otwarty.

Korzystnym jest, że wkładka bezpiecznikowa znajduje się w otwartej części korpusu urządzenia zabezpieczającego, co umożliwia wymianę wkładki bezpiecznikowej, po zadziałaniu zabezpieczenia nadprądowego.

Korzystnym jest, że w korpusie urządzenia zabezpieczającego znajduje się wpust do kanału znajdującego się na obwodzie elastycznej przegrody odkształcalnej, zapewniający skuteczne uszczelnienie elastycznej przegrody i przestrzeni między obudową kondensatora a zwijką i korpusem urządzenia zabezpieczającego.

Zaletą kondensatora mocy z urządzeniem zabezpieczającym ciśnieniowym i nadprądowym według wynalazku jest to, że urządzenie zabezpieczające rozłącza obwód kondensatora w sposób nieniszczący i kondensator może być przywrócony do pracy po zadziałaniu zabezpieczenia, jeżeli tylko parametry kondensatora odpowiadają wymaganiom technicznym.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok kondensatora w stanie pracy od góry, fig. 2 - widok kondensatora w przekroju wzdłuż linii A-A na fig. 1, fig. 3 - widok kondensatora w stanie po zadziałaniu zabezpieczenia od góry, fig. 4 - widok kondensatora w przekroju wzdłuż linii B-B na fig. 3, fig. 5 - widok kondensatora w stanie pracy od góry, fig. 6 - widok kondensatora w przekroju wzdłuż linii C-C na fig. 5, fig. 7 - widok izometryczny urządzenia zabezpieczającego w stanie pracy, od dołu, a fig. 8 - widok izometryczny urządzenia zabezpieczającego w stanie pracy od góry, fig. 9 - widok korpusu urządzenia zabezpieczającego, fig. 10 - widok korpusu urządzenia zabezpieczającego w przekroju wzdłuż linii D-D na fig. 9.

Kondensator mocy z urządzeniem zabezpieczającym składa się ze sztywnej, szczelnej obud owy 1, w której umieszczona jest cylindryczna zwijka kondensatorowa 2, a nad nią urządzenie zabezpieczające, zabudowane w korpusie 3. Przestrzeń między obudową 1 kondensatora, a zwijką 2 i korpusem 3 urządzenia zabezpieczającego szczelnie wypełnia żywica poliuretanowa, stabilizująca zwijkę i chroniąca ją przed niekorzystnym wpływem czynników zewnętrznych. W cylindrycznej części korpusu 3 urządzenia zabezpieczającego po stronie zwijki, zabudowana jest szczelnie kolista, elastyczna, osiowo odkształcalna przegroda 4. Powierzchnia przegrody 4 i pobocznica cylindrycznej części korpusu 3 urządzenia zabezpieczającego tworzy nad zwijką 2 komorę powietrzną 14, przy czym w pobocznicy cylindrycznej części korpusu znajduje się wyoblenie, tworzące wzdłuż poboc znicy otwarty kanał 10, zaślepiony usuwalną przegrodą 13, nad którą zabudowana jest rurka 11, współosiowa z kanałem pod przegrodą, która po usunięciu zaślepienia stanowi przedłużenie kanału 10, łączącego komorę 14 z otwartą częścią korpusu 3 urządzenia zabezpieczającego.

W otwartej części korpusu, nad elastyczną przegrodą 4, zabudowana jest prostopadłościenna, otwarta cela. Na końcach jednej ze ścian celi zamontowane są dwa elektryczne styki 12, przy czym jeden styk jest elektrycznie połączony w zaciskiem wyjściowym kondensatora, a drugi z przewodem 17, stanowiącym elektryczne połączenie z jedną z okładzin zwijki 2. Druga okładzina zwijki jest połączona

PL 225 943 B1 elektrycznie bezpośrednio z drugim zaciskiem wyjściowym kondensatora, których nie opisywano na rysunku. Przy przeciwległej ścianie celi znajduje się trzpień 5, połączony z centralną częścią górnej powierzchni elastycznej, odkształcalnej przegrody 4. Między ścianami umieszczony jest przesuwny uchwyt 6, obejmujący pobocznicę znormalizowanej wkładki bezpiecznikowej walcowej 7. Znormalizowana wkładka bezpiecznikowa 7 jest utrzymywana w pozycji zamykającej obwód kondensatora przez sprężynę 8, osadzoną w gnieździe trzpienia 5 i opierającą się drugim końcem o uchwyt 6, dociskając wkładkę bezpiecznikową 7 do rozłączalnych, stałych styków 12. Między uchwytem 6, a ścianą celi, na której zamontowane są stałe, rozłączalne styki 12 znajduje się sprężyna 9, która odepchnie wkładkę bezpiecznikową od rozłączalnych, stałych styków 12 po tym, jak odkształcalna część elastycznej przegrody 4 wypchnie w górę połączony z nią trzpień 5 i zwolni sprężynę 8. Udrożnienie kanału 10, 11 i uwolnienie gazu z komory 14 umożliwia wepchnięcie elastycznej przegrody 5 do pierwotnego położenia, ponowne uzbrojenie układu rozłączającego 6, 7, 8, 9, 12, zaślepienie kanału 10, 11 pozwala na dalszą pracę kondensatora mocy.

Korzystną cechą kondensatora jest usytuowanie wkładki bezpiecznikowej 7 w otwartej części korpusu 3 urządzenia zabezpieczającego, co pozwala na wymianę wkładki bezpiecznikowej 7, po zadziałaniu zabezpieczenia nadprądowego i dalszą pracę kondensatora. W korpusie 3 urządzenia zabezpieczającego znajduje się wpust 16 do kanału 15, znajdującego się na obwodzie elastycznej przegrody odkształcalnej, zapewniający skuteczne uszczelnienie elastycznej przegrody 4 i przestrzeni między obudową 1 kondensatora a zwijką 2 i korpusem 3 urządzenia zabezpieczającego.

Claims (5)

1. Kondensator mocy z urządzeniem zabezpieczającym, wyposażony w przynajmniej jedną zwijkę oraz urządzenie zabezpieczające ciśnieniowe i nadprądowe, zawierające elastyczną, osiowo odkształcalną przegrodę oraz wkładkę bezpiecznikową, włączoną szeregowo w obwód jednej z okładzin zwijki, umieszczone w sztywnej obudowie i uszczelnione żywicą, znamienny tym, że w korpusie urządzenia zabezpieczającego (3) znajduje się kolista, elastyczna, osiowo odkształcalna przegroda (4), zabudowana trwale w cylindrycznej części korpusu (3) urządzenia zabezpieczającego po stronie zwijki, tworząca od strony zwijki komorę powietrzną (14), przy czym w pobocznicy cylindrycznej części korpusu (3) znajduje się wyoblenie, tworzące wzdłuż pobocznicy otwarty kanał (10) od strony komory powietrznej (14), zaślepiony usuwalną przegrodą (13), nad którą zabudowana jest rurka (11), współosiowa z kanałem pod przegrodą.

2. Kondensator mocy z układem zabezpieczającym według zastrz. 1, znamienny tym, że wkładka bezpiecznikowa (7) jest umieszczona w przesuwnym uchwycie (6), obejmującym pobocznicę wkładki bezpiecznikowej (7) i włączona w obwód zwijki przez rozłączalne, stałe styki (12) zamocowane trwale w korpusie (3) urządzenia zabezpieczającego, a wkładka bezpiecznikowa (7) jest dociskana do stałych styków (12) przez sprężynę (8), opartą jednym końcem o uchwyt wkładki bezpiecznikowej (6), a drugi jej koniec jest osadzony w gnieździe trzpienia (5), połączonego z odkształcalną częścią elastycznej przegrody (4) nad komorą powietrzną (14), natomiast między uchwytem (6), a ścianą korpusu (3), na której zamontowane są styki stałe (12) znajduje się sprężyna (9).

3. Kondensator mocy z układem zabezpieczającym według zastrz. 1, znamienny tym, że korpus (3) urządzenia zabezpieczającego nad elastyczną przegrodą (4) jest otwarty.

4. Kondensator mocy z układem zabezpieczającym według zastrz. 1, znamienny tym, że wkładka bezpiecznikowa (7) znajduje się w otwartej części korpusu (3) urządzenia zabezpieczającego.

5. Kondensator mocy z układem zabezpieczającym według zastrz. 1, znamienny tym, że w korpusie (3) urządzenia zabezpieczającego znajduje się wpust (16) do kanału (15) znajdującego się na obwodzie elastycznej przegrody odkształcalnej (4).